DE69936997T2

DE69936997T2 - Paletteneinrichtung

Info

Publication number: DE69936997T2
Application number: DE1999636997
Authority: DE
Inventors: William P. Alpharetta APPS
Original assignee: Rehrig Pacific Co Inc
Current assignee: Rehrig Pacific Co Inc
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1999-06-25
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2019-06-26
Also published as: TW407125B; EP1878561A3; ATE371594T1; HUP0102819A3; EP1115622A4; EP1847465A3; AR025463A2; WO2000001588A1; US6283044B1; CN1314860A; BR9911746B1; ID27935A; AU4831799A; EP1115622B1; PL346761A1; US7086340B2; KR20010071712A; JP2002519258A; EP1115622A1; EP1847465A2

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Kunststoffpalettenanordnung zum Lagern oder Transportieren von Gegenständen.
Stand der Technik
Die in der heutigen Industrie benutzten Paletten sind am häufigsten aus Holzlatten und Stützbalken oder Blöcke, die zusammengenagelt werden, gebildet. Während derartige Paletten funktional sind, weisen diese viele Nachteile auf. Erstens sind Holzpaletten relativ schwer. Zweitens kann Holz nicht einfach gesäubert werden, weil es Wasser und andere Flüssigkeiten aufsaugt, welche das Holz beschädigen und verziehen. Aus diesen Gründen ist die Nutzung von Holzpaletten in freien oder in feuchten Umgebungen beschränkt. Holzpaletten sind aufgrund der Größenvariation der Holzlatten und Schrumpfung von Holz mit der Zeit häufig nicht regelmäßig dimensioniert, wodurch verhindert wird, dass solche Paletten auf eine stabile oder konsistente Art und Weise gestapelt und gelagert werden können. Außerdem führt inkonsistente Dimensionierung zur erschwerten Automatisierung dieser Paletten. Ferner können die Nägel, welche zum Befestigen der Holzpaletten miteinander benutzt werden, zu Beschädigung an Gegenständen führen, welche auf der Palette gelagert und Transportiert werden, oder Holzsplitter können mit der Zeit daraus resultieren. Außerdem haben Holzpaletten, wenn sie einmal beschädigt worden sind, geringen oder keinen Restwert und erfordern auch Entsorgungskosten.
Holzpaletten mit Kunststoffpaletten auszutauschen, ist seit langem ein Ziel. Die Vorteile von Kunststoffpaletten sind im Vergleich zu Holz viele, enthaltend bessere Beständigkeit, geringeres Gewicht, konsistentere Dimensionierung, verbesserte Sauberkeit, Wasserbeständigkeit, höheren Restwert zum Recyceln und keine Nägel, welche die darauf gelagerten Produkte beschädigen konnten. Während viele Kunststoffpaletten vorgeschlagen wurden, waren die Ausführungen, welche in der Lage waren, die Festigkeit von Holz zu entsprechen, bis heute äußerst kostenspielig und können die erforderlichen Festigkeitseigenschaften nicht aufweisen. Beispielsweise sind Kunststoffpaletten mit einem massiven Abschnitt schwer und nutzen eine relativ große Menge an Material bei der Formgebung, obwohl sie vorteilhafte Steifigkeits- und Biegungseigenschaften aufweisen. Holz ist fünf- bis achtmal steifer als ein typischer Kunststoff, der zum Herstellen von Paletten benutzt wird. Kunststoff paletten müssen viel mehr Material benutzen, müssen länger sein, oder Verstärkungen, wie beispielsweise Stahlstangen oder Glasfüllstoff zum Ausgleichen dieses Unterschieds, benutzen. Während konventionelle Kunststoffpaletten gerippte Träger zum Verringern deren Gewichte haben, fehlt es ihnen häufig an erwünschten Steifigkeits- und Niedrig-Kriecheigenschaften der massiven Paletten und um diese Eigenschaften zu verbessern, muss die Höhe der Palette erhöht werden, oder Verstärkungen müssen zu dem Kunststoff, wie beispielsweise Stahl oder andere Verstärkungsverbindungen, hinzugefügt werden. Natürlich führen diese Hinzufügungen zu dem Kunststoff zu einer Erhöhung der Materialdichte, was zu einer noch schwereren Palette führt. Außerdem sind Harze sehr teuer, was zu einer teueren Palette führt.
Ein weiteres zu überwindendes Hindernis mit Kunststoff sind die Kosten. Kunststoffpaletten sind drei- bis fünfmal teurer als Holz. Diese Kosten können durch die Anzahl von Fahrten oder Verschiffungen ausgeglichen werden, die mit Kunststoff im Vergleich zu Holzpaletten erzielt werden können. Ein weiteres großes Hindernis ist die Steifigkeit von Kunststoffpaletten. Lagern von geladenen Paletten in Lagerhallen bis zu 30 Tage ist üblich und die Kombination von niedriger Zugfestigkeit und Kriechung kann die Nutzung von Kunststoff in diesem Zusammenhang beschränken.
Es gibt drei konventionelle Verfahren zum Überwinden dieser Schwächen. Das erste ist Verstärkungen, wie beispielsweise Stahl oder Verbindungen zu der Palette hinzuzufügen. Dies fügt generell signifikante Kosten und Gewicht hinzu und erschwert die Wiedergewinnung der Palette. Das zweite ist, die Palette länger zu machen. Dies beschränkt generell die Höhe eines Produkts, welches auf der Palette zu stapeln ist und auch die Anzahl der Paletten, die in einem bestimmten Bereich gelagert werden können. Das dritte ist, verstärkte oder technische Harze zu benutzen. Auch dies fügt signifikante Kosten und Gewicht hinzu. Alle drei beschränken offensichtlich die Akzeptanz von Kunststoffpaletten.
Das US-Patent Nr. 3,580,190 stellt eine Teillösung zu der Steifigkeitsproblematik bereit, indem obere und untere Platten 22, 24 zu dem strukturellen Aufbau 23, wie in 1 davon gezeigt, hinzugefügt werden. Diese Lösung löst jedoch nicht die Biegungs-Steifigkeitsproblematik, weil große seitliche und längliche nicht gestützte Bereiche immer noch existieren, wie beispielsweise die Bereiche 26, 37, 38, 49 und 50. Anders ausgedrückt, der Aufbau führt lediglich zu steiferen Trägersäulenbereiche 67, 68, 69, 97, 98, 99, 28, 30, 32, welche bereits ausreichende Steifigkeit aufgrund deren Höhe bereitstellen. Die Schwäche dieses Aufbaus ist in Spalte 6, Zeilen 60 bis 71 offensichtlich, in welcher die Druckschrift die Nutzung eines Materials mit einem Biegemodul (oder Elastizitätsmodul) größer als ungefähr 1378951 kPa (200000 psi) empfiehlt. Solch ein Material mit hohem Elastizitätsmodul ist offensichtlich deshalb erforderlich, weil der beschriebene Aufbau nicht ausreichenden Widerstand gegen Biegung entlang der Länge und der Breite der Palette bereitstellt. Materialien mit einem hohen Elastizitätsmodul führen zu wesentlich erhöhten Kosten der Palette.
DE 19651999 (Herma) offenbart eine Kunststoffpalette, die zum Lagern und Transportieren von Lebensmitteln benutzt werden kann und aus wiedergewonnenem Kunststoff hergestellt ist. Diese besteht aus zwei gestapelten und verbundenen Rahmen, die auf Füßen ruhen. Jede der vier Ecken der Palette enthält einen vertikalen rohrförmigen Durchgang, in welchen ein Stahlrohr mit einem gesenkten Endflansch eingesetzt ist. Das Rohr ist innerhalb der Eckabschnitte der Palette durch Verstärkungsteile mit vertikalen Abstandsmitteln gestützt.
Paletten erfordern gewöhnlich große Öffnungen zum Aufnehmen von Gabelstaplern. Aufgrund dieser großen Öffnungen ist der Palettenaufbau typischerweise dünn und schwach und hat eine schlechte Biegungssteifigkeit. Weil Paletten erheblichem Verschleiß ausgesetzt werden, darf eine Lösung hinsichtlich des Steifigkeitsproblems die Schlagfestigkeit der Palette nicht nachteilig beeinflussen.
Demzufolge ist eine verbesserte Palette erwünscht, welche preiswert, leicht und strapazierfähig ist. Die verbesserte Palette sollte auch verbesserte Steifigkeits- und Kriecheigenschaften aufweisen. Die Palette sollte auch in der Lage sein, unterschiedlichen Umgebungsbedingungen standzuhalten, für welche sie ausgesetzt werden kann, insbesondere Feuchtigkeit. Die verbesserte Palette sollte einfach zu lagern sein, eine Größe entsprechend der einer Standardholzpalette aufweisen und wiederbenutzbar sein. Es besteht auch das Bedürfnis, die Steifigkeit von Kunststoffpaletten zu verbessern, die zum Aufnehmen eines Gabelstaplers konfiguriert sind, ohne die Schlagfestigkeit der Palette zu verringern. Der verbesserte Palettenaufbau sollte sich auch auf Komponenten beziehen, die zusammen mit der Palette benutzt werden.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Hauptaufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Palettenanordnung bereitzustellen, welche relativ leicht, günstig herzustellen und zusammenzubauen und einheitlich dimensioniert ist.
Es ist eine weitere Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Palettenanordnung bereitzustellen, welche erwünschte Festigkeits-, Steifigkeits-, Kriech- und Biegungseigenschaften aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Palettenanordnung bereitzustellen, welche in der Lage ist, geänderten äußeren Bedingungen zu widerstehen, insbesondere Feuchtigkeit, bei geringer Beschädigung oder Abnutzung und welche leicht wiederzuwenden ist.
Es ist eine weitere Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Palettenanordnung bereitzustellen, welche auf eine stabile Art und Weise gelagert, abgelegt oder gestapelt werden kann.
Eine Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum strukturellen Verstärken einer Kunststoffpalette, die zum Aufnehmen eines Gabelstaplers konfiguriert ist, auf eine derartige Art und Weise bereitzustellen, dass die Steifigkeit ohne Verlust der Schlagfestigkeit verbessert werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe, eine sehr steife Palette ohne die Nutzung von Verstärkungen oder Harz bereitzustellen, welche die Kosten und das Gewicht der Palette erhöhen, d. h. einen impliziten steifen Palettenaufbau bereitzustellen.
Ferner ist es eine weitere Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Aufbau für Komponenten bereitzustellen, die zusammen mit Paletten, wie z. B. einen oberen Palettenrahmen bereitzustellen.
Beim Ausführen dieser und anderen Aufgaben und Ziele der vorliegenden Erfindung umfasst eine Palettenanordnung zum Lagern und Transportieren von Gegenständen auf ihr die Merkmale wie in Anspruch 1 beansprucht.
Um die Lehre der vorliegenden Erfindung zu erfüllen, wird ein Verfahren zum Herstellen einer Palette mit den Merkmalen, wie in Anspruch 5 definiert, bereitgestellt.
Die obigen Aufgaben und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung offensichtlich sein, wenn diese zusammen mit den beigefüg ten Zeichnungen betrachtet wird, wobei sich dieselben Bezugszeichen auf dieselben Bauteile beziehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Draufsicht einer Palettenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Ansicht von unten der Palettenanordnung;
3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung von oben der Palettenanordnung, welche den unteren Boden und den oberen Boden zeigt;
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung von oben der Palettenanordnung, welche den oberen Boden und den unteren Boden zeigt;
5 ist eine weitere perspektivische Explosionsdarstellung von oben der Palettenanordnung, die das obere Element, das erste Zwischen(oberes-mittleres)element, das zweite Zwischen(unteres-mittleres)element und das untere Element der Palettenanordnung zeigt;
6 ist eine perspektivische Unteransicht einer Palettenanordnung, die das untere Element, das zweite Zwischenelement, das erste Zwischenelement und das obere Element der Palettenanordnung zeigt;
7 ist eine perspektivische Draufsicht eines Viertelabschnitts der Palettenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine perspektivische Ansicht von unten des Viertelabschnitts der Palettenanordnung;
9 ist eine perspektivische Explosionsansicht von oben des Viertelabschnitts der Palettenanordnung, welche den oberen Boden und den unteren Boden zeigt;
10 ist eine perspektivische Ansicht des Viertelabschnitts der Palettenanordnung von unten, welche den unteren Boden und den oberen Boden zeigt;
11 ist eine weitere perspektivische Explosionsdarstellung von oben des Viertelabschnitts der Palettenanordnung, die das obere Element, das erste Zwischenelement, das zweite Zwischenelement und das untere Element der Palettenanordnung zeigt;
12 ist eine perspektivische Ansicht des Viertelabschnitts der Palettenanordnung von unten, die das untere Element, das zweite Zwischenelement, das erste Zwischenelement und das obere Element der Palettenanordnung zeigt;
13 ist eine Schnittansicht der Palettenanordnung entlang der Linie 13-13 der 7;
14 ist eine vergrößerte seitliche Explosions-Schnittansicht, wie in 7 gezeigt, wobei das obere Element, das mittlere-obere Element, das mittlere-untere Element und das untere Element voneinander getrennt sind;
15 ist eine weitere vergrößerte seitliche Explosions-Schnittansicht nach 7, welche den oberen Boden und den unteren Boden getrennt voneinander zeigt;
16a–f veranschaulichen das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zum Herstellen und Zusammenbauen der Palettenanordnung;
17 ist eine perspektivische Ansicht einer oberen Rahmenanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
18 ist eine Seitenansicht der oberen Rahmenanordnung bei Benutzung mit der Palettenanordnung und mit zu transportierenden Gegenständen dazwischen;
19 ist eine Draufsicht der oberen Rahmenanordnung;
20 ist eine vergrößerte Vorderansicht der oberen Rahmenanordnung;
21 ist eine vergrößerte Seitenansicht der oberen Rahmenanordnung;
22 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 22-22 nach 19;
23 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 23-23 nach 19;
24 ist eine Ansicht von unten des ersten oberen Rahmenelementes, wobei die Draufsicht des zweiten oberen Rahmenelementes im Wesentlichen gleich dazu ist;
25 veranschaulicht eine perspektivische Explosionsansicht der ersten und zweiten oberen Rahmenelemente gemäß der vorliegenden Erfindung;
26 veranschaulicht ein teilweise getrenntes erstes oberes Rahmenelement und zweites oberes Rahmenelement;
27 ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie parallel zu der länglichen mittleren Linie des oberen Rahmens bei der Linie 27-27 nach 19.
Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
1 der Zeichnungen zeigt eine perspektivische Draufsicht einer Palettenanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Palettenanordnung 10 ist aus einem thermoplastischen oder anderen Polymermaterial hergestellt und ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, durch spritzgegossene Komponenten geformt. Wie in 1 veranschaulicht, umfasst die Palettenanordnung 10 einen oberen Boden 12 und einen unteren Boden 14, welche voneinander beabstandet sind. Die Palettenanordnung 10 umfasst auch eine Vielzahl von Säulen, welche sich zwischen dem beabstandeten oberen Boden 12 und unteren Boden 14 erstrecken. Die Vielzahl von Säulen umfassen Ecksäulenabschnitte 16, Seitensäulenabschnitte 18 und Endsäulenabschnitte 19, die sich, wie gezeigt, zwischen dem oberen Boden 12 und dem unteren Boden 14 erstrecken. Die Säulen sind dargestellt mit glatten, abgerundeten äußeren Oberflächen, um eine Beschädigung durch Gabelstapler und dergleichen zu verhindern. Jede geeignete Kontur kann jedoch abhängig von der Anwendung eingesetzt werden. Zusätzlich zum Trennen des oberen Bodens 12 und des unteren Bodens 14 dienen die Säulenabschnitte 16, 18, 19 und 32 dazu, die Last der Gegenstände (beispielsweise die in 18 gezeigten Flaschen), die auf den oberen Boden 12 platziert sind, und insbesondere Gegenstände, bei welchen es beabsichtigt ist, dass diese durch eine obere Fläche 26 des oberen Bodens 12 getragen werden, zu tragen und zu verteilen.
Bei einer Ausführungsform ist die obere Fläche 26 vorzugsweise rutschfest, um zu verhindern, dass die Gegenstände während des Transports abrutschen. Es kann jedoch jede geeignete Oberflächenstruktur oder Geometrie abhängig von der Anwendung eingesetzt wer den, ohne von dem Sinn der Erfindung abzuweichen. Wie hierin weiterhin beschrieben, veranschaulicht 1, dass der obere Boden 12 und der untere Boden 14 miteinander an einer Trennlinie 20 verbunden sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform haben der obere Boden 12 und der untere Boden 14 jeweils auch eine Vielzahl von Öffnungen 22 und 24, die dadurch geformt sind, um das Gesamtgewicht der Palettenanordnung 10 zu verringern, und um ein Verfahren zum Ablassen von Wasser und anderen Flüssigkeiten/Fremdkörpern von der Palettenanordnung 10 bereitzustellen, so dass die Flüssigkeit/Fremdkörper nicht darauf angehäuft werden. Solche Öffnungen sind insbesondere dann hilfreich, wenn die Palette gesäubert wird. Die Öffnungen 22, 24 können jede geeignete Form, Dimension und Dichte haben und gemäß einer Vielzahl von Kombinationen angeordnet werden, die von dicht gelöchert bis zu keinen Lochungen abhängig von der erwünschten Anwendung reichen.
Natürlich können der obere Boden 12 und der untere Boden 14 auch kontinuierliche Oberflächen ohne Öffnungen 22 und 24 aufweisen. Wie vorher erwähnt, umfasst der obere Boden 12 eine im Wesentlichen flache ebene obere Fläche 26 (erste äußere Oberfläche), auf welcher Gegenstände und Waren zum Transportieren und Lagern gestellt werden. Die Palettenanordnung 10 umfasst auch eine Vielzahl von Öffnungen 25 zum Aufnehmen der Gabeln eines Gabelstaplers dadurch (am besten in 13 veranschaulicht).
2 der Zeichnungen veranschaulicht eine perspektivische Ansicht von unten der Palettenanordnung 10. Wie gezeigt, umfasst der untere Boden 14 eine im Wesentlichen flache ebene untere Fläche 28 zum sicheren Platzieren auf dem Boden oder einer anderen Ruhefläche, oder auch zum stabilen Orientieren auf einer ähnlich konzipierten Palette zum Zweck des Stapelns. Es ist zu beachten, dass der untere Boden 14 auch vier relativ größere Öffnungen 30 hat, die darin vorgesehen sind, um Gabelstapler aufzunehmen. Obwohl diese im Wesentlichen als rechteckige Form dargestellt sind, können die Öffnungen 30 jede beliebige Form und Dimension aufweisen, die nur durch die erwünschte Anwendung beschränkt sind. Zusätzlich zu den Ecksäulenabschnitten 16, Seitensäulenabschnitten 18 und Endsäulenabschnitten 19 ist ein mittlerer Säulenabschnitt 32 in dem mittleren Bereich der Palettenanordnung zwischen dem oberen Boden 12 und dem unteren Boden 14 vorgesehen und wie dessen Gegenstücke dient es auch zum Tragen und Verteilen der auf dem oberen Boden 12 platzierten Lasten.
3 ist eine Teil-Explosionsdarstellung der Palettenanordnung 10, die den oberen Boden 12 und den unteren Boden 14 beabstandet voneinander und getrennt voneinander an der Trennlinie 20 zeigt. Die Trennlinie 20 ist eine Ebene, welche durch die jeweils miteinander in Eingriff stehenden oberen und unteren Säulenabschnittflächen 34 und 36 definiert ist. Es sind die eingreifenden Säulenabschnitte 34 und 36 und insbesondere die eingreifenden Säulenflächen 35 und 37, welche plastifiziert und miteinander verbunden werden, um die Palettenanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie hierin weiterhin beschrieben, zusammenzubauen. Wie auch durch Bezugnahme auf 3 ersichtlich, sind die Säulenabschnitte 16, 18, 19 und 32 jeweils derart konstruiert, dass sie einen geschlossenen Abschnitt oder einen Kastenabschnitt aufweisen, um die Aufgaben und Ziele, wie hierin beschrieben, zu erzielen. 4 veranschaulicht eine untere perspektivische Teil-Explosionsansicht der Palettenanordnung 10, bei welcher der untere Boden 14 und der obere Boden 12 voneinander an der Trennlinie 20 beabstandet sind und erneut, von einer anderen Perspektive, die eingreifende Säulenabschnitte 34 und 36 zeigt.
5 ist eine weitere perspektivische Explosionsansicht von oben der Palettenanordnung 10. Insbesondere veranschaulicht 5 eine vollständige perspektivische Explosionsansicht von oben der Palettenanordnung 10, wobei der obere Boden 12 und der untere Boden 14 jeweils als in den bevorzugten vier Hauptpalettenanordnung 10 Komponenten getrennt dargestellt sind. Wie hierin gezeigt, hat der obere Boden 12 ein oberes Element 38 (auch als erstes Element oder erstes äußeres Element beschrieben) und ein oberes-mittleres Element 40 (auch als erstes (oder oberes) Zwischenelement oder erstes inneres Element beschrieben). Der untere Boden 14 hat ein unteres Element 42 (auch als zweites Element oder zweites äußeres Element beschrieben) und ein unteres-mittleres Element 44 (auch als zweites (oder unteres) Zwischenelement 44 oder zweites inneres Element beschrieben). Erneut, wie nachfolgend hierin detaillierter beschrieben, werden das obere Element 38 und das obere mittlere Element 40 miteinander verbunden sind, um den oberen Boden 12 durch Plastifizieren von zusammenpassenden Oberflächen durch denselben oder einen ähnlichen Prozess, der zum Verbinden des oberen Bodens 12 mit dem unteren Boden 14 benutzt wird, zu formen. Auf ähnlich Art und Weise wird angenommen, dass das untere Element 42 und das untere mittlere Element 44 auch miteinander verbunden werden, um den unteren Boden 14 durch einen ähnlichen Prozess zu formen.
Wie weiterhin in 5 veranschaulicht, enthält das obere Element 38 eine obere Fläche 26, auf welcher zu transportierende und zu lagernde Gegenstände platziert werden. Es ist die Fläche des oberen Elementes 38, welche entgegengesetzt der oberen Fläche 26 – bezeich net als untere Fläche 46 des oberen Elementes (am besten in der perspektivischen Explosionsansicht von unten gemäß 6 veranschaulicht) –, die an einer zusammenpassenden ebenen oberen Fläche 48 des oberen mittleren Elementes 40 durch den offenbarten Plastifizierungsprozess anliegt, um den oberen Boden 12 zu formen. Wie vorher erläutert, enthält das untere Element 42 die untere Fläche 28 zum Ruhen auf Böden oder anderen Ruheflächen. Die Fläche des unteren Elementes 42, welche entgegengesetzt der unteren Fläche 28 – bezeichnet als oberes unteres Element 50 – ist, wird an einer entsprechenden eingreifenden unteren ebenen Fläche 51 des unteren mittleren Elementes 44 angebracht.
6 ist eine vollständige perspektivische Explosionsansicht von unten der Palettenanordnung 10, die dessen vier Komponenten, wie oben in Bezug auf 5 erläutert, veranschaulicht. Diese Merkmale sind alle in 14 gezeigt.
Bezugnehmend auf 7, 12 und 13 veranschaulicht ein Viertelabschnitt 55 der Palettenanordnung insbesondere die Querschnittsform der hierin offenbarten Kastenstreben gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 7, 12 und 13 veranschaulicht, wird ein repräsentativer Kastenstrebenabschnitt für den oberen Boden 12 gezeigt, der Kastenstrebenabschnitte definiert durch die obere Fläche 26, die ebenen Flächen des oberen-mittleren Elementes 41 und eingreifende Flanschpaare 62–72 und 63–73, welche jeweils miteinander verbunden sind. Ein weiterer repräsentativer Kastenstrebenabschnitt ist gezeigt, welcher durch die Flächen 26 und 41 und eingreifenden Flanschpaaren 63–73 und 64–74, welche jeweils miteinander verbunden sind, definiert ist.
13 veranschaulicht den unteren Boden 14 mit einem repräsentativen Kastenstrebenabschnitt, welcher durch die untere Fläche 28, untere-mittlere Fläche 45 und eingreifenden Flanschpaaren 82–92 und 83–93, welche ebenfalls jeweils miteinander verbunden sind, definiert ist, und ein weiterer repräsentativer Kastenstrebenabschnitt ist weiterhin durch die Flächen 28 und 45 und eingreifenden Flanschpaaren definiert, die miteinander befestigt sind, diese sind Paare 83–93 und 84–94.
Gemäß der Erfindung sind die bevorzugten Befestigungsmittel Heizelementschweißen (hot plate welding). Es können jedoch jedes beliebige Befestigungsmittel, abhängig von der Anwendung, umfassend – ohne Beschränkung – auch Infrarotbestrahlung, Epoxy, etc. benutzt werden.
Es ist auch zu beachten, dass die Kastenstrebenabschnitte in Bezug auf die Säulenabschnitte der Palettenanordnung 10, welche repräsentative mittlere Säulenabschnitt 32, Seitensäulenabschnitt 18 und Endsäulenabschnitt 19 enthalten, inbegriffen ist. Beispielsweise veranschaulicht der Querschnitt durch den Seitensäulenabschnitt 18, wie in 7 gezeigt, das Vorhandensein eines Kastenstrebenabschnitts, der als vier Wandabschnitte 18a, 18b, 18c und 18d veranschaulicht ist, die darin eine rechteckige Öffnung 27 dadurch definieren. In Bezug auf 3 ist zu beachten, dass die Kastenstrebenabschnitte durchgehend in den Säulenabschnitten offenbart sind, beispielsweise definiert durch Wandelemente 2, 3, 4 und 5 der Säule 20. Unter gleich angelegten Lasten hat das hierin offenbarte Kastenstrebendesign verbesserte Durchbiegungs- und Festigkeitseigenschaften im Vergleich zu einem konventionellen gerippten Palettendesign mit einer gerippten Trägerstruktur (wie beispielsweise das T-Rippen- oder das invertierte U-Rippendesign). Um beispielsweise die geringere Steifigkeit auszugleichen, würde die T-Rippe eine ungefähr 17 %ige Erhöhung der Höhe im Vergleich zu dem Kastenstrebenabschnitt erfordern.
In Bezug auf insbesondere den perspektivischen Explosionsdarstellungen des Palettenviertelabschnitts 55, wie in 11 und 12 gezeigt, ist es zu beachten, dass sich die eingreifenden Flansche entlang des oberen Bodens 12 und des unteren Bodens 14 sowohl länglich (beispielsweise Flansche 62, 72, 82, 92) als auch seitlich (beispielsweise Flansche 162, 172, 182, 192) gemäß einem senkrechtem Muster und Orientierung erstrecken, um, wenn diese verschweißt sind, die Vielzahl von Kastenabschnitten, wie oben beschrieben, zu definieren. Wie in den Explosionsansichten gemäß 5, 6, 11 und 12 gezeigt, erstrecken sich solche Kastenabschnitte auf eine kontinuierliche Art und Weise entlang des oberen Bodens 12 und des unteren Bodens 14. Bezugnehmend auf insbesondere 11–12 ist zu beachten, dass die Kastenabschnitte des oberen Bodens 12 relativ dünnere Kastenstrebenabschnitte in den mittleren und äußeren Bereichen sind (beispielsweise der Kastenstrebenabschnitt, definiert durch eingreifende Bereiche 21 und 21'), während sie in dem mittleren Abschnitt von jedem der vier Viertelabschnitte, wie beispielsweise Viertelabschnitt 55 relativ groß sind (beispielsweise der Kastenstrebenabschnitt, definiert durch Bereiche 23 und 23').
Weiter Bezugnehmend auf 11–12 ist zu beachten, dass dieser Kastenstrebenabschnittlayout für den unteren Boden 14 ähnlich ist, wobei zu beachten ist, dass zwischen den Öffnungen 30 die Kastenstrebenabschnitte relativ dünner und enger zueinander konzentriert sind, um eine größere Festigkeit für diese Bereiche bereitzustellen, wie es durch den Kas tenstrebenabschnitt, geformt durch die verschweißten Eingriffsabschnitte 43 und 43' angedeutet ist. Andererseits sind größere Kastenstrebenabschnitte des unteren Bodens 14 hin zu den äußeren Kanten vorgesehen, wie beispielsweise der durch die verschweißten Eingriffsbereiche 33 und 33' geformte Abschnitt.
Das Kastenstrebendesign für den oberen Boden 12, der unteren Boden 14 und den Säulenabschnitten, wie hierin offenbart, erzielt auch die Eigenschaften ähnlich zu einem massiven Palettendesign, wobei per Definitionem die Kastenstrebe weniger Material benutzt und deshalb günstiger und leichter als das massive Gegenstück ist. Außerdem erzielt ein konventionelles geripptes Palettendesign normalerweise nicht die Durchbiegungs- und Steifigkeitsanforderungen des Kastenstrebendesigns gemäß der vorliegenden Erfindung und würde deshalb auch Verstärkungen oder Harze erfordern und müsste auch im Verhältnis länger sein, um die relativ hohe Steifigkeit zu erzielen. Das konventionelle Design würde bei Vergleich von ähnlichen Gewichten, Lasten und Elastizitätsmodulen der beim Designvergleich implementierten Bauteile auch nicht die erwünschten Eigenschaften des Designs gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllen.
Bezugnehmend auf 8 der Zeichnungen ist dort eine untere perspektivische Ansicht eines Viertelabschnitts 55, wie in 7 gezeigt, veranschaulicht. 8 ist ähnlich zu der gesamten perspektivischen Ansicht der Palette von unten nach 2, aber ist, wie genannt, ein Viertelabschnitt 55 einer gesamten Palettenanordnung 10.
9 zeigt die perspektivische Draufsicht des Viertelabschnitts 55 nach 7, explodiert in oberen Boden 12 und unteren Boden 14. Diese Viertelabschnittsansicht ist ähnlich zu der entsprechenden perspektivischen Ansicht von unten der gesamten Palette, wie vorher veranschaulicht und in Bezug auf 3 offenbart. Ähnlich ist 10 eine Explosionsansicht einer perspektivischen Ansicht des Viertelabschnitts 55 nach 8 von unten, die in den unteren Boden 14 und den oberen Boden 12 explodiert ist. Diese Ansicht ist ähnlich zu der entsprechenden perspektivischen Ansicht des gesamten Palettenbodens nach 4.
11 ist eine weitere vollständige Explosionsansicht gemäß der perspektivischen Draufsicht des Viertelabschnitts 55 nach 7, die die unterschiedlichen in einer Palettenanordnung 10 enthaltenden Elemente zeigt, welche das obere Element 38, das obere-mittlere Element 40, das untere Element 42 und das untere-mittlere Element 44 sind. Diese Ansicht ist ähnlich zu der vollständigen perspektivischen Explosionsansicht der Palette nach 5.
Auf ähnliche Art und Weise ist 12 eine weitere vollständige Explosionsansicht gemäß der perspektivischen Ansicht eines Viertelabschnitts 55 nach 8 von unten, welche die unterschiedlichen Bauteile, enthaltend in der Palettenordnung 10, zeigt. Ähnlich zu der vollständigen perspektivischen vollständigen Palettenexplosionsansicht nach 6.
13 ist eine Querschnittsansicht des Viertelabschnitts 55 der Palettenanordnung 10, wie in 7–12 gezeigt. Insbesondere ist 13 eine vergrößerte Ansicht des Palettenviertelabschnitts 55 entlang der Mittellinie 13-13 nach 7. Während die unterschiedlichen Elemente 38, 40, 42 und 44 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform durch dasselbe Material geformt werden, sind diese Elemente zum Erleichtern der Beschreibung mit unterschiedlichen Schraffuren veranschaulicht, um einfacher zwischen den Wänden der unterschiedlichen Elemente, wie bei diesem Querschnitt gezeigt, zu unterscheiden. Wie in 7 ist der geschlossene oder Kastenstrebenquerschnitt der Säulenabschnitte aus der 13 ersichtlich, repräsentiert durch Seitensäulenabschnitt 18.
Insbesondere veranschaulichen 13–15 die Eingriffsabschnitte der Palettenanordnung 10, welche plastifiziert und miteinander gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden sind und insbesondere durch das Heizelementschweißverfahren (hot plate welding process), wie vorher beschrieben, zusammengeführt sind. Es ist zu beachten, dass zusätzlich zu der Trennlinie 20 zwischen dem oberen Boden 12 und dem unteren Boden 14 zwei weitere Trennlinien gezeigt sind, welche eine obere Trennlinie 52, definiert durch eine Ebene zwischen dem oberen Element 38 und dem oberen-mittleren Element 40 und eine untere Trennlinie 54 ist, die durch eine Ebene zwischen dem unteren Element 42 und dem unteren-mittleren Element 44 definiert ist. Die Trennlinien definieren die jeweiligen Schweißebenen gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind jede der benachbarten und aneinanderliegenden Elemente der Palettenanordnung 10 vorzugsweise an den ebenen Flächen oder Abschnitten verbunden, welche die entsprechenden Trennlinien 20, 52 und 54 definieren. Bezugnehmend auf 14 wird darauf hingewiesen, dass die Trennlinie 20 durch eingreifende ebene Flächen 35 und 37 definiert ist; obere Trennlinie 52 durch eingreifende ebene Flächen 69 und 79 definiert ist; und untere Trennlinie 54 durch eingreifende ebene Flächen 50 und 51 definiert ist. Wie am besten in der Querschnittsansicht nach 15 veranschaulicht, die den oberen Boden 12 und den unteren Boden 14 voneinander beabstandet zeigt, ist veranschaulicht, dass die entsprechenden Eingriffsrippen 100–105 des oberen Bodens 12 und Rippen 110–115 des unteren Bodens 14 plastifiziert und miteinander verschweißt sind, vorzugsweise durch das Heizelementschweißverfahren. Auf ähnliche Art und Weise, wie in der vollständigen Explosionsansicht nach 14 gezeigt, sind die Elemente, welche den oberen Boden 12 und den unteren Boden 14 bilden, auf ähnliche Weise an deren entsprechenden eingreifenden Rippen verschweißt. Deshalb, erneut Bezugnehmend auf 14, sind Rippen 60–67 des oberen Elementes 38 und Rippen 70–77 des oberen-mittleren Elementes 40 geschmolzen oder plastifiziert, vorzugsweise während des Heizelementschweißverfahrens und an deren entsprechenden Eingriffsrippen verschweißt. Deshalb werden die Flansche oder Rippen, die sich von dem oberen Element 38 nach unten erstrecken (Flansche 60, 61, 62, 63, 64, 654, 66 und 67) zu einem erweichten Zustand erwärmt und jeweils mit Eingriffsflanschen 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76 und 77 verbunden, die sich jeweils nach oben von dem oberen-mittleren Element 40 erstrecken.
Ähnlich sind die Komponenten, welche den unteren Boden 14 bilden, miteinander verbunden, so dass integral spritzgegossene Flansche 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87 (80–87), welche sich von dem unteren Element 42 nach oben erstrecken, auf einen plastifizierten Zustand erwärmt werden und miteinander mit jeweiligen entgegengesetzten eingreifenden integralen spritzgegossenen Flanschen 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97 (90–97) jeweils zusammengepresst werden, die sich nach unten von dem unteren-mittleren Element 44 erstrecken. Nachdem der obere Boden 12 und der untere Boden 14 jeweils verbunden oder verschweißt worden sind, zeigt 15, dass der obere Boden 14 dann an den unteren Boden 12 auf eine ähnliche Art und Weise geschweißt wird, wobei integral spritzgegossene Rippen oder Flansche 100, 101, 102, 103, 104, 105 und deren jeweiligen integral spritzgegossenen entgegengesetzten Eingriffsflansche 110, 111, 112, 113, 114 und 115 auf einen geschmolzenen Zustand erwärmt werden und dann durch das Heizelementschweißverfahren zusammengepresst werden, um die Palettenanordnung 10 zu formen. Es ist zu beachten, dass die Schweißnähte gemäß der Lehre des Verfahrens abgekühlt werden sollten, bevor die Palettenanordnung 10 ihre optimalen physischen Eigenschaften, enthaltend Festigkeit und Tragfähigkeitseigenschaften erzielen kann.
Das Augenmerk wird nun auf das Verfahren zum Herstellen der Palettenanordnung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung gerichtet. Das bevorzugte Herstellungsverfahren ist das Heizelementschweißverfahren, welches am besten in 16 der Zeichnungen veranschaulicht ist. Wie oben angedeutet, können jedoch jede beliebigen Befestigungsmittel benutzt werden, wie beispielsweise Infrarotbestrahlung, Epoxy, etc. Das Heizelementschweißverfahren kann durch entweder Kontaktheizelementschweißen (contact hot plate welding) oder Frei-Kontaktheizelementschweißen (non-contact hot plate welding) gekennzeichnet sein. Dieses Verfahren sollte Schweißfestigkeitseigenschaften bereitstellen und sollte Abdichtungen zwischen den eingreifenden (verschweißten) Komponenten bereitstellen, die so stark wie die des Stammpolymers sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Schweißflächen, gezeigt als Rippen 60–67, 70–77, 80–87, 90–97, 100–105 und 110–115 entweder in Kontakt miteinander (Kontaktheizelementschweißverfahren) oder sind nahezu (bei der Frei-Kontaktvariation) eines Heizelementes 126 (vorzugsweise aus Stahl gebildet) oder eines ähnlichen Werkstücks angeordnet, um einen geschmolzenen oder plastifizierten Bereich an den vorgenannten Rippen zu bilden. Platte 126 wird dann aus dem Weg geräumt und die plastifizierten Bereiche werden dann zusammengepresst, um die Schweißnaht zu formen.
Insbesondere wird in der Praxis das Verfahren an einer Heizelementschweißmaschine (hot plate welding machine) (aus dem Stand der Technik bekannt) durchgeführt, bei welcher die entsprechenden Palettenelemente, die miteinander zu verschweißen sind, in Haltern 122 und 124 geklemmt werden. Die Platte 126 der Schweißmaschine, welche auf eine vorbestimmte erwünschte Temperatur erwärmt ist, schreitet zwischen den getrennten zusammenpassenden Teilen (beispielsweise oberer Boden 12 und unterer Boden 14) fort, wodurch die Schweißebenen der miteinander zu verschweißenden Palettenelemente entweder gegen die Platte 126 gepresst werden (Kontaktvariante, welche Wärmeleitung nutzt) oder werden nahe zu dieser bewegt (Frei-Kontaktvariante, welche Strahlungswärme verwendet). Die Auswahl, welches Verfahren zu verwenden ist, ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig, enthaltend die Eigenschaften der zu verschweißenden Materialien; die erforderlichen Taktzeiten; Größe und Design der Komponente; Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Schweißmaschine; und Verwendung der verschweißten Komponente.
Bei dem Kontakt-Heizelementschweißverfahren wird Wärme durch physischen Kontakt an den zu schweißenden Teilen mit der erwärmten Platte 126 geleitet. Die Oberfläche von jedem zusammenpassenden Palettenelement wird plastifiziert oder geschmolzen, bis der Kontakt vollständig ist (im Stand der Technik als "Anpassung" („matching") bekannt). Zu diesem Zeitpunkt wird eine weitere Bewegung der Platte 126 häufig unterbrochen und Erwärmung wird fortgesetzt, um eine tiefere (bis zu einer vorbestimmten Tiefe) und eine relativ geschmolzenere, plastifizierte Zone zu erzeugen, in welcher das Material versetzt ist. Bei dem Frei-Kontaktverfahren wird Strahlungswärme an den zu verschweißenden Teilen angelegt, welche erzeugt wird, indem die zu verschweißenden Teile sehr nahe an der erwärmten Platte (Zielplatten) gehalten werden und diese mit der Zeit erwärmt werden.
Bei beiden Verfahren werden die Teile von der Platte 126 zurückgezogen, nachdem die Erwärmung abgeschlossen ist und die Oberflächenschmelzung eine vorbestimmte Schmelztiefe erreicht hat. Die Platte 126 wird dann aus dem Weg gebracht, wodurch die angrenzenden Palettenelemente (beispielsweise oberer Boden 12 und unterer Boden 14) miteinander warmgeschweißt (forged) werden und zusammengehalten werden, bis das Polymer der plastifizierten Palettenelementoberflächen abgekühlt ist. Mechanische oder mikroprozessorgesteuerte Stopps können benutzt werden, um die Menge an versetztem Material des Palettenpolymers von der Schweißzone, insbesondere während der Erwärmungsphase zu kontrollieren. Natürlich, wie oben erwähnt, kann das hierin erwähnte Verfahren zum Verbinden der oberen Bodenelemente 38 und 40 und unteren Bodenelemente 42 und 44 benutzt werden.
Wenn die Polymere zwischen zwei nebeneinander liegenden Palettenelementen kompatibel sind, dann ist das Heizelementschweißverfahren in der Lage, ungleiche Thermoplaste durch Nutzung von zwei Platten, die die unterschiedliche Polymerschmelz- oder Erweichungspunkte ausgleichen, zu verschweißen. Heizelementschweißen wird vorzugsweise mit Standard-nicht-gefüllten-Polymeren benutzt und wird vorzugsweise auf diese Art und Weise gemäß Palettenanordnung 10 der vorliegenden Erfindung verwendet. Heizelementschweißen kann jedoch auch zum Herstellen von einer Palettenanordnung 10 mit gefüllten Polymeren benutzt werden, vorausgesetzt, dass das Füllmaterial es dem Polymer ermöglicht, sich beim Warmschweißen zwischen zu diffundieren.
Schweißzeiten zum Formen der Palettenanordnung 10 können abhängig von dem zu schmelzenden Polymervolumen und der Wärmeleitfähigkeit der jeweiligen Palettenelemente variieren. Die Schweißzeiten für die Palettenanordnung 10 können demzufolge in dem Bereich von 5 bis 60 Sekunden liegen, wobei die Masse der Palettenelemente, die zu plastifizieren sind, und die entsprechenden Kühlraten, die Taktzeiten bestimmen werden. Die Größe der Palettenanordnung 10, die im Sinne der Erfindung heizelementgeschweißt werden kann, ist lediglich durch die praktische Größe der Halteanordnungen 122 und 124 und der Platte 126 der Schweißmaschine beschränkt und auch durch die Mechanik zum Entfernen der geschweißten Anordnung oder Teilanordnung aus der Schweißzone und durch die Be wegung der Komponenten der Palettenanordnung 10 zum Warmschweißen dieser miteinander.
Jedes der Kontakt- und Frei-Kontaktverfahren hat seine Vorteile, enthaltend: bei dem Frei-Kontaktverfahren ist kein spezielles Beschichten auf der Platte 126 zum Freisetzen des Materials erforderlich, keine Ablagerungen häufen sich an der Platte 126, es tritt kein Verlust des Schweißkantenmaterials gegen die erwärmte Platte 126 auf und fertiggestellte Teile haben gleichbleibende Schweißeigenschaften. Die Vorteile der Kontakterwärmung sind anderseits eine schnellere Taktzeit, es ist eine geringere Temperatur erforderlich für die Platte 126, das Verfahren ist für größere Designkomponenten toleranter, wie beispielsweise die hierin offenbarte Palettenanordnung und auch hinsichtlich weniger größenkonsistenten Komponenten toleranter.
Wie in 16a gezeigt, hat die Heizelementschweißeinrichtung Komponenten-Halteanordnungen 122 und 124, die daran befestigt sind. Die zu verschweißenden Komponenten, beispielsweise, und nicht darauf beschränkt, oberer Boden 12 und unterer Boden 14 sind an deren jeweiligen Halteanordnungen 122 und 124 befestigt. Bezugnehmend auf 16b erstreckt sich die Platte 126 zwischen den miteinander zu verschweißenden Palettenelementen 12 und 14, und ist zwischen diesen eingeführt. Die Halteanordnungen 122, 124 bewegen sich aufeinander zu und hin zu der Platte 126. Falls Kontaktschweißen erwünscht ist, wie in 16c gezeigt, nähern die sich die Halteanordnungen 122, 124 der Platte 126, bis die Flächen der Böden 12 und 14, welche miteinander zu verschweißen sind (Flächen 35 und 37).
Falls Frei-Kontaktschweißen der Palettenanordnung 10 erwünscht ist, dann wird von 16c abgesehen und die Flächen 35 und 37 der Boden 12 und 14 kommen nicht in Kontakt mit der Platte 126. Wie in 16d gezeigt, werden die Halteanordnungen 122 und 124 nach einer vorbestimmten Zeitperiode getrennt und die Platte 126 wird von dem Bereich zwischen den Anordnungen 122 und 124 herausgezogen. Bezugnehmend auf 16e werden die Anordnungen 122 und 124 erneut aufeinander zu bis zu einer Schweißposition bewegt, so dass sich die zusammenpassenden Flächen des oberen Bodens 12 und des unteren Bodens 14 berühren. Der obere Boden 12 und der untere Boden 14 werden bei dieser endgültigen Schweißposition für eine vorbestimmte Zeitperiode gehalten, bis das Schweißmaterial stabil ist und es abgekühlt wird. Bezugnehmend auf 16f werden die Anordnungen 122 und 124 letztendlich voneinander bis zu deren Komponentenladeposition getrennt und die geschweißte Palettenanordnung 10 wird an einer der Anordnungen (ist in 16f als Anordnung 124 gezeigt) zum Auswerfen gehalten. Das Teil wird dann aus der Schweißmaschine entfernt.
Die geschweißte Palettenanordnung 10 wir hierin beschrieben, stellt eine hochfeste Schweißnaht bereit, die für Teile, die unter Druck betrieben werden, geeignet ist. Die Verbindungstrennlinien 20, 52 und 54 sind relativ unauffällig. Außerdem sind keine weitere Befestigungsverfahren, wie beispielsweise Kleben, Lösungsmittel, mechanische Befestigungen, wie beispielsweise Nägel oder Klammern, erforderlich. Ferner können auch komplexe Formen, wie beispielsweise der obere Boden 12 und der untere Boden 14 geschweißt werden, da bei dem Schweißverfahren keine relative Bewegung erforderlich ist.
Ein weiteres Herstellungsverfahren, als Infrarotstrahlung bekannt, kann auch als eine Frei-Kontaktalternative zu dem Heizelementschweißen zur Verwendung beim Formen und Zusammenbauen der Palettenanordnung 10 der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Bei solch einem Verfahren wird die Infrarotstrahlung häufig durch Quarz-Erwärmungslampen mit hoher Intensität zugeführt, welche eine Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 1 μm erzeugen. Ähnlich wie beim Heizelementschweißen tritt Plastifizierung ein, wenn diese Strahlung an den ebenen Flächen 35, 37, 46, 48, 50, 51 der Anordnung 10 angewandt wird. Bei einer Anwendung wird die Strahlungsquelle, wie beispielsweise Erwärmungslampen, nachdem die Schmelzung eingetroffen ist, entfernt und die Komponenten werden zusammengedrückt, ähnlich wie mit der Platte bei dem Heizelementschweißen. Infrarotschweißen neigt dazu, die Zone relativ schnell zu schmelzen. Heizelementschweißen nutzt Wärmeleitfähigkeit, um die erforderliche Plastifizierungszone zu erzeugen. Natürlich, wie bei jedem anderen Verfahren auch, ist die Eindringungstiefe der Plastifizierung von vielen anderen Faktoren abhängig und variiert sehr stark bei nur geringen Änderungen der Polymerzusammensetzung.
Das Augenmerk wird nun auf die Tragfähigkeiteigenschaften der Palette 10 gerichtet. Beim Ablageszenario ist die Palette 10 von unten an zwei entgegengesetzten Kanten gestützt und von oben auf der oberen Fläche 26 des oberen Bodens 12 beladen. Die Palette 10 sollte diese Last bei einer minimalen Biegung tragen. Gemäß den Standardbalkenformen, die aus dem Stand der Technik bekannt sind, erhöht sich die Biegung, wenn sich die Last oder die Spannweite erhöht und verringert sich, wenn sich das Materialmodul (E) oder Sektions-Massenträgheitsmoment (I) erhöht. Da die Last und die Spanweite für eine bestimmte An wendung definiert sind, sind die Variablen, die zum Minimieren der Biegung benutzt werden, das Material und der Schnittaufbau.
Generell verringert sich die Schlagfestigkeit, wenn sich der E-Wert für ein bestimmtes Material erhöht. Es existieren Materialien, die diese Problem lösen könnten, aber diese sind für eine weit verbreitete Nutzung zu teuer. Das am häufigsten benutzte Verfahren ist es, einen Harzartikel zu benutzen, wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen, und ein Füllmaterial hinzuzufügen, um das Harz zu verhärten. Füllmaterialien erhöhen jedoch das Gewicht und verringern die Schlagfestigkeit für ein bestimmtes Material und beeinflussen auch die Wiedergewinnung in manchen Fällen und tragen zu erhöhten Kosten bei. Vorzugsweise würde eine Palette einen Harzartikel aufgrund der Kosten, des Gewichts und der Schlagfestigkeit benutzen. Demzufolge ist die Optimierung des Designs der Palette das bevorzugte Verfahren, um eine verbesserte Palettenleistungsfähigkeit zu erzielen.
Wie vorher bereits angemerkt, weist für eine beliebige Schnittgeometrie ein massiver Schnitt den höchsten I-Wert auf. Bei der Palettenanordnung 10 ist beispielsweise das Design eines oberen Bodens 12 mit der höchsten Steifigkeit, jenes, welches aus massivem Kunststoff ist, dies ist jedoch aufgrund des Gewichts und der Kosten unpraktisch. Die meisten Designs versuchen dies dadurch zu überwinden, indem gerippte Abschnitte statt massive Abschnitte benutzt werden, um den Verlust von I zu minimieren und das Gewicht auf ein akzeptables Niveau zu senken. Ein weiteres Verfahren ist es, Treibmittel zusammen mit den Rippen zu verwenden, um das Gewicht der Rippen zu minimieren und den I-Wert zu verbessern. Beide Verfahren sind hinsichtlich deren Nützlichkeit beschränkt, und zwar, Rippen sind nicht die ideale Geometrie, um den I-Wert zu maximieren und während Treibmittel dies geringfügig verbessern, verringern diese auch die Schlagfestigkeit des Materials.
Für einen beliebigen Abschnitt hat herkömmlich das Material, welches am Nächsten zu der neutralen Achse oder der Mitte ist, den geringsten Einfluss auf I und das Material, welches am Weitesten davon entfernt ist, hat den größten Einfluss. Anders ausgedrückt, ein hohler oder I-Balkenabschnitt ist steifer als ein rechteckiger Abschnitt mit gleichwertiger Höhe und Fläche. Das Palettendesign 10 gemäß der vorliegenden Erfindung definiert somit hohle oder Kastenabschnitte durchgehend für die Palette und auf eine kontinuierliche Art und Weise. Beim konventionellen Spritzgießen ist dieses im Wesentlichen unmöglich. Deshalb führt ein 3-Schritt-Befestigungsvorgang (vorzugsweise Schweißen) zu einer Kastenstrebenpalette 10, die aus vier individuellen Komponentenelemente 38, 40, 42, 44, die vorzugsweise spritzgegossen sind, geformt sind.
Zusammengefasst enthält das erste oder obere Element 38 vorzugsweise eine im Wesentlichen flache obere Fläche mit Rippen, die nach unten vorspringen. Das zweite oder obere-mittlere Element 40 hat eine im Wesentlichen flache untere Fläche mit Rippen, die in die Aufwärtsrichtung vorspringen und Teil-Tragesäulen, die sich von dieser Fläche nach unten erstrecken. Die Rippen an beiden dieser Teile sind derart ausgelegt, dass sie durch Plastifizierung deren zusammenpassenden Flächen vorzugsweise durch ein Heizelementschweißvorgang verschweißt werden können, um einen oberen Kastenstrebenboden zu formen. Das dritte oder untere-mittlere Element 44 hat eine im Wesentlichen flache obere Fläche mit Rippen, die sich nach unten erstrecken und Teil-Säulen, die sich nach oben erstrecken. Das vierte oder untere Element 42 hat eine im Wesentlichen flache untere Fläche mit Rippen, die sich nach oben erstrecken. Die Rippen an beiden Teilen sind derart ausgelegt, dass sie bei einem zweiten Heizelementschweißvorgang zum Formen eines unteren Kastenstrebenbodens 14 verschweißt werden können. Zuletzt werden der obere Kastenstrebenboden und der untere Kastenstrebenboden an den Säulen (16, 18, 19, 32), die auch zueinander ausgelegt sind, verschweißt, was in einer Palette resultiert, bei welcher jeder Abschnitt eine Kastenstrebe ist. Es ist zu beachten, dass die Reihenfolge des Plastifizierungsvorgangs lediglich illustrativ ist und solche Schritte natürlich in jeder beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden können.
Natürlich wird durch die vorliegende Erfindung berücksichtigt, dass die Kastenstrebenabschnitte durch eine ebene Fläche geformt werden kann, welche eine gerippte Fläche ist, die einen U-Bereich definiert (beispielsweise in 14 zwischen dem oberen Element 38 und dem oberen-mittleren Element 40, Rippen 63, 64 und Fläche 9 definieren einen U-Bereich oder einen Teilkastenstrebenabschnitt), während die zusammenpassende ebene Fläche 48 eine flache Fläche bilden würde, anstatt dass sie Rippen enthält, wodurch eine vierte Wand erzeugt wird, die den U-Bereich ausschließt und einen Kastenabschnitt definiert. Dies würde natürlich dazu beitragen, dass alle Flächen im Sinne der Erfindung heizelementgeschweißt werden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform hat jeder Kastenabschnitt eine Vielzahl von Perforationen oder Löcher 22, 24 in dem oberen und unteren Boden, um das Säubern und die Ableitung zu ermöglichen. Diese Perforationen können einfach ausgeschlossen werden, um wah re Kastenabschnitte zu erzeugen. Insbesondere werden die Löcher 22 in dem oberen Element 38, die Löcher 57 in dem oberen-mittleren Element 40, die Löcher 24 in dem unteren Element 42 und die Löcher 59 in dem unteren-mittleren Element 44 verjüngt, so dass sie von der oberen Fläche 26 zu der unteren Fläche 28 oder von der zu säubernden Seite zu der nicht zu säubernden Seite stets größer werden, um einfache Wasserableitung durch die Palette 10 bereitzustellen (siehe 5–6).
Während andere Verfahren zum Formen von Kunststofffeilen existieren, sind diese Verfahren nicht in der Lage, das vorliegende Design zu bilden. Beispielsweise ist Blasformen auf hohle Abschnitte beschränkt und kann nicht Querrippen mit hohlen Abschnitten zum Formen der kleineren Kastenabschnitte, definiert durch die Rippen der vorliegenden Erfindung erzeugen, was zum Erzielen der erwünschten Steifigkeit beiträgt. Extrudieren ist auch beschränkt, indem dessen hohle Abschnitte und deren Rippen in dieselbe Richtung für eine bestimmte Komponente ausgelegt werden müssen. Extrudierte Erzeugnisse haben auch offene Enden, die bei einem zweiten Vorgang versiegelt werden müssen, um eine "saubere" Palette zu erzeugen und deshalb ist deren Herstellung arbeitsintensiv und kostenspielig.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Design gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vollständige und kontinuierliche Kastenstrebenabschnitte entlang der gesamten Palette enthält, d. h. jeder Abschnitt ist vollständig in: oberen Boden 12, unteren Boden 14 und Säulen 16, 18, 19, 32 eingekapselt. Die Anmerkungen und die hierin getätigten Offenbarung hinsichtlich des Materialmoduls (E), des Trägheitsmoments (I), der Abschnittgeometrie, der Balkenformeln und Steifigkeit betreffen generell alle Ausführungsformen und Merkmale, wie sie in dieser Anmeldung offenbart sind.
Bezugnehmend auf 17–27 ist gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung ein oberer Rahmen 210 für eine Palette offenbart. Ein oberer Rahmen wird herkömmlich in Verbindung mit der Verschiffung von Gegenständen, wie beispielsweise leere Flaschen (siehe 18) benutzt. Der obere Rahmen wird benutzt, um den oberen Bereich einer Schiffsladung von Gegenständen in Verbindung mit einer Palette in dem unteren Bereich der Schiffsladung zu stabilisieren. Der obere Rahmen 210 ist vorzugsweise und herkömmlich um jede Mittellinie symmetrisch und aus einem thermoplastischen oder anderen Polymermaterial geformt und ist vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, aus spritzgegossenen Komponenten gebildet.
Bezugnehmend auf 17–27 zeigen diese eine obere Rahmenanordnung 210 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das hierin offenbarte Kastenstrebendesign der Palette 10 ist auch für die obere Rahmenanordnung 210 anwendbar. 17 veranschaulicht eine perspektivische Ansicht der oberen Rahmenanordnung 210. Die obere Rahmenanordnung 210 umfasst ein oberes (erstes) Element 212 und ein unteres (zweites) Element 214 (siehe die perspektivischen Explosionsansichten der 25 und 26). 18 zeigt die obere Rahmenanordnung 210 bei Gebrauch. Wie veranschaulicht, sind auf einer Palette, wie beispielsweise eine Palette 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Vielzahl von Ebenen von Gegenständen zum Transportieren und Lagern geladen. Diese Gegenstände sind in 18 als eine Vielzahl von leeren Flaschen 216 dargestellt, aber können selbstverständlich jeder beliebige Gegenstand sein, welcher auf einer Palette gelagert und transportiert werden kann und auf welchen sich die Lehre der vorliegenden Erfindung beziehen würde.
Eine erste Ebene von Flaschen 216 ist auf der Palette 210 geladen. Herkömmlich wird ein ebenes Element 218 auf der oberen Fläche der Flaschen 216 positioniert. Das ebene Element 218 ist in dem Stand der Technik als Rutschplatte bekannt und ist herkömmlich aus Pappe oder einer Faserplatte geformt. Wie veranschaulicht, kann eine weitere Ebene von Flaschen 216 auf das ebene Element 218 angeordnet werden, und dann wird ein weiteres ebenes Element 218 auf diese Ebene von Flaschen 216 positioniert. Dieser Vorgang wird solange wiederholt, wie praktisch möglich und erwünscht, beispielsweise acht Ebenen von Flaschen, wie in 18 gezeigt. Nachdem das letzte ebene Element positioniert worden ist, wird der obere Rahmen 210 auf das ebene Element derart positioniert, dass das Produkt zwischengelegt ist. Die Palette 10 und der obere Rahmen 210 werden zusammen mit den dazwischen angeordneten Gegenständen durch Bänder 220 festgeschnallt. Wie in 17, 18, 19 und 26 gezeigt, enthält der obere Rahmen 210 vorzugsweise eine Serie von Vertiefungen 221 um dessen Umfang herum, in welchen die Bänder 220 positioniert sind, so dass sie sich während der Verschiffung nicht auf einfache Weise bewegen oder verschieben können. Anschließend wird die resultierende Packung (wie in 18 gezeigt) herkömmlich abgedeckt und gestützt, wie beispielsweise durch Einwickeln mittels einer Plastikfolie.
19 veranschaulicht eine Draufsicht des oberen Rahmens 210. Wie gezeigt, umfasst der obere Rahmen 210 vier Öffnungen 244, die durch äußere Schiene 246 und Querschienen 248, 249 definiert sind. Die Öffnungen 244 tragen zur Gewichtssenkung des oberen Rahmens 210 bei, während die offenbarten Kastenstrebenabschnitte die erwünschte Festigkeit und Steifigkeit für den oberen Rahmen 210 ähnlich zu den Eigenschaften, wie in Bezug auf die Palette 10 offenbart, bereitstellen. 20 veranschaulicht eine vergrößerte Front-Seitenansicht des oberen Rahmens 210, insbesondere zeigt sie Seite 236. 21 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht des oberen Rahmens 210, insbesondere veranschaulicht sie Seite 221. 22 veranschaulicht eine Querschnittsansicht der Schnittlinie 22-22 in 19. 23 veranschaulicht eine weitere Querschnittsansicht der Schnittlinie 23-23 in 19. 24 veranschaulicht eine untere Ansicht des ersten oberen Rahmenelementes 212.
Der obere Rahmen 210 umfasst ein erstes Paar von entgegengesetzten Kanten 220, 222 und ein zweites Paar von entgegengesetzten Kanten 224, 226. Die Kante des oberen Rahmens 220 ist jeweils durch das erste obere Rahmenelement und den zweiten oberen Rahmenelementkanten 228 und 230 definiert; die obere Rahmenkante 222 durch jeweils Kantenelemente 232 und 234; die obere Rahmenkante 224 durch jeweils die Kantenelemente 236 und 238; und die obere Rahmenkante 226 durch jeweils Kantenelemente 240 und 242.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das erste obere Rahmenelement 212 und das zweite obere Rahmenelement 214 gemäß einem Verfahren miteinander befestigt, welches im Wesentlichen gleich zu dem ist, welches hierin in Bezug auf die Befestigung oder Verschweißen der Palette 10, oberen Boden 12 der Palette und unteren Boden 14 der Palette 14 offenbart ist. Bezugnehmend auf 25, 26 und 27 enthält beispielsweise das erste obere Rahmenelement 212 eine im Wesentlichen flache obere Fläche 213 und eine Vielzahl von Rippen, beispielsweise Rippen 250, 251, 252, 253, 254, 255, 256, 257, 258 und 259 (250–259), die nach unten vorspringen. Das zweite obere Rahmenelement 214 hat eine im Wesentlichen flache untere Fläche 217 mit einer Vielzahl von Rippen 260, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268 und 269, die sich nach oben erstrecken und die jeweils den Rippen 250–259 des ersten oberen Rahmenelements 212 entsprechen und mit diesem zusammenpassen. 27 veranschaulicht einen Querschnitt des oberen Rahmens 210 entlang Linie 27-27 von 19. 27 veranschaulicht, dass die Befestigung oder Verschweißung, von jedem der obigen jeweiligen Paare von Rippen 250–259 und 260–269 Kastenstrebenabschnittswände 270, 271, 272, 273, 274, 275, 276, 277, 278, 279 des oberen Rahmens 210 definiert.
Ähnlich entsprechen beispielsweise Rippen 280, 281, 282, 283, 284, 285, 286, 287, 288, 289 des ersten oberen Rahmenelementes jeweils den Rippen 290, 291, 292, 293, 294, 295, 296, 297, 298, 299 des zweiten oberen Rahmenelementes und passen mit diesem zusam men. Die entsprechenden Rippen an beiden Elementen 212, 214 sind derart ausgelegt, damit sie vorzugsweise durch Plastifizierung deren zusammenpassenden Flächen vorzugsweise durch ein Heizelementschweißvorgang zum Formen einer Kastenstreben-oberen-Rahmenanordnung 210 verschweißt werden, was zu einem oberen Rahmen führt, bei welchem jeder Abschnitt eine Kastenstrebe ist. Es ist zu beachten, dass die Reihenfolge des Plastifizierungsvorgangs lediglich zur Erläuterung vorgestellt wurde und solche Schritte können natürlich in jeder beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden. Ähnlich wie bei der Palette 10 kann der Plastifizierungsvorgang für den oberen Rahmen auch durch Infrarotstrahlung oder einem anderen Designvorgang zum Bereitstellen der erwünschten Eigenschaften des oberen Rahmens 210 durchgeführt werden.
Das erste obere Rahmenelement 212 und das zweite obere Rahmenelement 214 haben entsprechende ebene Flächen 211, 215, welche eine Trennlinie 219 definieren, nachdem sie zusammengepasst und befestigt worden sind. Die ebenen Flächen 211 und 215 enthalten somit die entsprechenden oberen und unteren Kanten der Rippen 250–259, 260–269, 280–289 und 290–299.
De obere Rahmen 210 stellt somit eine große Laststabilität bereit, welche es ermöglicht, dass die Gegenstände 216 bei höherer Stabilität höher gestapelt werden. Durch die Positionierung des oberen Rahmens 210 und Befestigung dessen auf den Stapel, kann eine weitere Palette, wie beispielsweise Palette 10, auf den oberen Rahmen 210 gestapelt werden. Die sich entlang des oberen Rahmens 210 erstreckenden Kastenstrebenabschnitte stellen auch eine verbesserte Steifigkeit und Festigkeit für das Teil bereit und minimieren jegliche Krümmung oder Durchbiegung des Teils und minimieren auch oder verhindern jegliche Verformung, die aufgrund der Nutzung der Bänder 220 an einem oberen Rahmen aus Holz eintreten würden. Der obere Rahmen 210 enthält auch eine Vertiefung 223 zum Aufnehmen einer Dichtung (nicht dargestellt) darin, um einen Brems- oder Rutschwiderstand beim Stapeln von oberem Rahmen bereitzustellen.

Claims

Palettenanordnung (10) zum Lagern und Transportieren von Gegenständen auf ihr, aufweisend: ein erstes Element (38) mit einer ersten oberen Fläche (26), auf der die Gegenstände angeordnet werden, und einer ersten unteren Fläche (46), die von mehreren abwärts stehenden Querrippenelementen gebildet ist, ein zweites Element (40) mit einer zweiten unteren Fläche und einer zweiten oberen Fläche (48), die von mehreren aufwärts stehenden Querrippenelementen gebildet ist, die den abwärts stehenden Querrippenelementen des ersten Elements (38) entsprechen und daran unter Bildung mehrerer Kastenstrebenabschnitte befestigt sind, ein drittes Element (44) mit einer dritten oberen Fläche und einer dritten unteren Fläche (51), die von mehreren abwärts stehenden Querrippenelementen gebildet ist, und ein viertes Element (42) mit einer vierten oberen Fläche, die von mehreren aufwärts stehenden Querrippenelementen gebildet ist, die den abwärts stehenden Querrippenelementen der dritten unteren Fläche (51) entsprechen und daran unter Bildung mehrerer Kastenstrebenabschnitte befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte obere Fläche und die zweite untere Fläche entsprechende Flanschflächen aufweisen, die von mehreren zusammenpassenden Säulenbereichen mit darin ausgebildeten Teil-Querrippen-Kastenstrebenabschnitten gebildet sind, wobei die zusammenpassenden Säulenbereiche unter Bildung mehrerer Säulen mit Kastenstreben-Querschnitten, die zwischen dem zweiten und dem dritten Element verlaufen, aneinander befestigt sind.
Palettenanordnung nach Anspruch 1, wobei die zweite obere Fläche und die erste untere Fläche sowie die vierte obere Fläche und die dritte untere Fläche durch Zwischenführen von Wärme, Plastifizieren der jeweils entsprechenden Fläche, Pressen der entsprechenden Flächen aneinander und Abkühlenlassen der Flächen befestigt sind.
Palettenanordnung nach Anspruch 1, wobei die zweite untere Fläche und die dritte obere Fläche durch Erwärmen der einander gegenüberstehenden Flächen bis zu einem plastifizierten Zustand, Zusammenpressen der Flächen und Kühlen der Flächen aneinander befestigt sind.
Palettenanordnung nach Anspruch 1, wobei das erste, zweite, dritte und das vierte Element aus Plastik gebildet sind.
Verfahren zum Herstellen einer Palette, mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines ersten Elements (38) mit einer ersten unteren Fläche, die von mehreren abwärts stehenden Querrippenelementen gebildet ist, und einer ersten oberen Fläche (26), Bereitstellen eines zweiten Elements (40) mit einer zweiten oberen Fläche und einer zweiten unteren Fläche (48), die von mehreren aufwärts stehenden Querrippenelementen gebildet ist, die den abwärts stehenden Querrippenelementen des ersten Elements (38) entsprechen, entsprechendes Befestigen der aufwärts und der abwärts stehenden Querrippenelemente des ersten und des zweiten Elements unter Bildung mehrerer Kastenstrebenabschnitte zwischen ihnen, Bereitstellen eines dritten Elements (44) mit einer dritten oberen Fläche und einer dritten unteren Fläche (51), die von mehreren abwärts stehenden Querrippenelementen gebildet ist, Bereitstellen eines vierten Elements (42) mit einer vierten oberen Fläche, die von mehreren aufwärts stehenden Querrippenelementen gebildet ist, die den abwärts stehenden Querrippenelementen des dritten Elements (44) entsprechen und unter Bildung mehrerer Kastenstrebenabschnitte daran befestigt sind, und entsprechendes Befestigen der aufwärts und der abwärts stehenden Querrippenelemente des vierten und des dritten Elements (42, 44) unter Bildung mehrerer Kastenstrebenabschnitte zwischen ihnen, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte obere Fläche und die zweite untere Fläche mehrere entsprechende Säulenbereiche mit darin ausgebildeten zusammenpassenden Querrippenelementen aufweisen, wobei die zusammenpassenden Querrippenelemente der dritten oberen Fläche und der zweiten unteren Fläche unter Bildung mehrerer Säulen mit Kastenstreben-Querschnitten, die zwischen dem zweiten und dem dritten Element verlaufen, aneinander befestigt sind.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Befestigen das Einbringen von Wärme an einem Paar entsprechender Flächen, das Plastifizieren der entsprechenden Flächen, das Zusammenpressen der Flächen und das Abkühlenlassen der Flächen beinhaltet.